package com.xiaoyu.binaryTree.basic;

import com.xiaoyu.binaryTree.TreeNode;

/**
 * @program: DS_and_A
 * @description: Self-balancing binary search tree 平衡二叉搜索树
 * 怎么处理--进行左旋转.
 * 1.创建一个新的节点newNode (以4这个值创建),
 *   创建一个新的节点，值等于当前根节点的值
 *
 * //把新节点的左子树设置了当前节点的左子树
 * 2.newNode.left =left
 *
 * //把新节点的右子树设置为当前节点的右子树的左子树
 * 3. newNode.right =right.left;
 *
 * //把当前节点的值换为右子节点的值
 * 4.value=right.value;
 *
 * //把当前节点的右子树设置成右子树的右子树
 * 5.right=right.right;
 *
 * //把当前节点的左子树设置为新节点
 * 6.left=newLeft;
 *
 *
 * 怎么处理--进行右旋转
 * 问题:当插入6时
 * leftHeight()-rightHeight() >1成立，
 * 此时，不再是一颗avl树了
 *
 * 需要降低左子树的高度
 *
 * 这里是将9这个节点,通过右旋转,到右子树
 * 1.创建一个新的节点newNode,创建一个新的节点，值等于当前根节点的值
 *
 * //把新节点的右子树设置了当前节点的右子树
 * 2.newNode.right =right
 *
 * //把新节点的左子树设置为当前节点的左子树的右子树
 * 3.newNode.ldt =left.right;
 *
 * //把当前节点的值换为左子节点的值
 * 4.value=left.value;
 *
 * //把当前节点的左子树设置成左子树的左子树
 * 5.left=left.left;
 *
 * //把当前节点的右子树设置为新节点
 * 6.right=newLeft;
 *
 * @author: YuWenYi
 * @create: 2021-05-15 11:22
 **/
public class AVLTreeDemo  {
    public static void main(String[] args) {
/*        AVLNode node = new AVLNode(1);
        node.left = new AVLNode(2);
        node.left.left = new AVLNode(3);*/

        int[] arrs = new int[]{10,11,7,6,8,9,50,10,57,2,21};
        AVLTree avlTree = new AVLTree();

        for (int arr : arrs) {
            avlTree.add(new AVLNode(arr));
        }

        avlTree.midOrder();
        System.out.println();

        System.out.println(avlTree.getRoot().height());
        System.out.println(avlTree.getRoot().leftHeight());
        System.out.println(avlTree.getRoot().rightHeight());
        System.out.println(avlTree.getRoot());
    }
}

class AVLTree{
    AVLNode root;

    public AVLNode getRoot() {
        return root;
    }

    //添加结点
    public void add(AVLNode node){
        if (root == null){
            root = node;
        }else {
            root.add(node);
        }
    }

    //中序遍历
    public void midOrder(){
        if (root!=null){
            root.minOrder();
        }else {
            System.out.println("树为空");
        }
    }

    public AVLNode search(int value){
        if (root!=null){
            return root.search(value);
        }
        return null;
    }

    public AVLNode searchParent(int value){
        if (root!=null){
            return root.searchParent(value);
        }
        return null;
    }

    //删除树中的某个结点(只能删除一个,并且删除后排序树的结构不受影响)
    //考虑三种情况:1.删除叶子结点  2.删除只有一颗子树的结点  3.删除有两颗子树的结点
    public void delNode(int value){
        if (root == null){
            return;
        }else {
            //如果发现当前的二叉树只有一个结点,并且就是要删除的结点,那么就删除它
            if (root.left == null && root.right == null && root.value == value){
                root = null;
                return;
            }
            //找到指定的结点
            AVLNode targetNode = root.search(value);
            if (targetNode == null){
                return;
            }
            //找到指定结点的父节点
            AVLNode parent = root.searchParent(value);
            //targetNode是叶子结点的情况
            if (targetNode.left==null && targetNode.right==null){
               /* if (parent.left!=null && parent.left.value == targetNode.value){
                    parent.left = null;
                }
                if (parent.right!=null && parent.right.value == targetNode.value){
                    parent.right = null;
                }*/
                if (targetNode.value < parent.value){
                    parent.left = null;
                }else {
                    parent.right = null;
                }
            }else if (targetNode.left!=null && targetNode.right!=null){
                //删除的结点既有左子树又有右子树的情况! -->
                //将该结点左子树的最大值 或者 该结点右子树的最小值 与 该要删除的结点进行交换位置 ,然后删除该最大(小)结点
                targetNode.value = delRightTreeMin(targetNode);
            }else {   //删除的结点只有一个孩子的情况!
                if (parent!=null){   //如果不加这个,那么在出现 10 1这种只有两个结点的树的时候,
                    // 如果删除结点10,parent就会出现空指针异常
                    //如果该孩子是左孩子
                    if (targetNode.left != null){
                        if (targetNode == parent.left){   //如果要删除的结点是其父节点的左结点
                            parent.left = targetNode.left;   //那么就将该结点的左孩子替换到要删除的结点的位置
                        }
                        //同理,如果要删除的结点是其父节点的右结点,就做类似的事情
                        if (targetNode == parent.right){
                            parent.right = targetNode.left;
                        }
                    }
                }else {
                    root = targetNode.left;
                }
                if (parent!=null){
                    //如果该孩子是右孩子
                    if (targetNode.right != null){
                        if (targetNode == parent.left){
                            parent.left = targetNode.right;
                        }
                        if (targetNode == parent.right){
                            parent.right = targetNode.right;
                        }
                    }
                }else {
                    root = targetNode.right;
                }
            }
        }
    }

    //删除以某个结点组成的树的右子树中的最小值,并将这个最小值返回
    public int delRightTreeMin(AVLNode node){
        AVLNode min = node;  //给最小值的结点赋初值
        while (min.left != null){
            min = min.left;
        }
        delNode(min.value);  //此时min一定是叶子结点
        return min.value;
    }
}


class AVLNode{
    int value;
    AVLNode left;
    AVLNode right;

    public AVLNode(int value) {
        this.value = value;
    }

    //返回左子树的高度
    public int leftHeight(){
        if (left!=null){
            return left.height();
        }
        return 0;
    }

    //返回右子树的高度
    public int rightHeight(){
        if (right!=null){
            return right.height();
        }
        return 0;
    }

    //当不满足二叉排序树的要求时,就需要进行旋转,此时是左旋转,被丢弃的结点是当前结点的第一个右结点(被GC)
    //总的结果就是:丢弃右结点,右结点的左结点被转到左边,被新结点链接,右结点的右结点被修改后的当前结点链接起来
    public void leftRotate(){
        //1.创建新结点
        AVLNode newNode = new AVLNode(this.value);
        //2.把新节点的左子树设置成当前结点的左子树1
        newNode.left = this.left;
        //3.把新节点的右子树设置成当前结点的右子树的左子树  //前三步即复制当前结点到新结点,并作出部分变化
        newNode.right = this.right.left;

        //4.把当前结点的值换成右子结点的值
        this.value = right.value;
        //5.把当前结点的右子树,设置成右子树的右子树
        this.right = this.right.right;
        //6.把当前结点的左子树设置成新节点,此时完成旋转  //后三步即将当前结点的右结点赋值到当前结点,并丢弃该右结点
        this.left = newNode;
    }

    //当左子树高度比右子树高度大于1,则需要进行右旋转
    //总的结果就是:丢弃左结点,左结点的右结点被转到右边,被新结点链接,左结点的左结点被修改后的当前结点链接起来
    public void rightRotate(){
        //1.创建新结点
        AVLNode newNode = new AVLNode(this.value);
        //2.将当前结点的右子树设置成新结点的右子树
        newNode.right = this.right;
        //3.当当前结点的左子树的右子树,设置成新结点的左子树
        newNode.left = this.left.right;
        //4.当前结点的左子树的值复制到当前结点的值中
        this.value = this.left.value;
        //当前结点的左子树设置为该结点左子树的左子树
        this.left = this.left.left;
        //当前结点的右子树设置成新结点
        this.right = newNode;
    }


    //以某个结点为根结点,返回该树的高度
    public int height(){
        return Math.max(left == null ? 0 : left.height(),right == null ? 0 : right.height()) + 1;
    }

    //查找某个结点
    public AVLNode search(int value){
        if (value == this.value){   //如果值相等,就说明找到结点了,就返回结点
            return this;
        }else if (value < this.value){   //如果值小于当前结点,由于这是二叉排序树,因此递归的去寻找当前结点的左子树即可
            //如果左子节点不为空,才去递归查找左子节点
            if (this.left == null){
                return null;
            }
            return this.left.search(value);   //如果左子树中有任何一个在递归中找到了值,那么就return
        }else {
            //同理,右子结点不为空,才去递归查找右子结点
            if(this.right == null){
                return null;
            }
            return this.right.search(value);  //如果右子树中有任何一个在递归中找到了值,那么就return
        }
    }

    //查找某个结点的父节点
    public AVLNode searchParent(int value){
        //如果当前结点的左孩子或者右孩子是我们要找的结点,那么该结点的父节点就是this
        if ((this.left!=null && this.left.value == value) || (this.right !=null && this.right.value == value)){
            return this;
        }else {
            if (value < this.value && this.left !=null){
                return this.left.searchParent(value);   //向左子树递归查找
            }else if (value >= this.value && this.right != null){
                return this.right.searchParent(value);
            }else {
                return null;  //没有找到父节点,例如是根结点的情况
            }
        }
    }


    //按照二叉排序树的规则,去添加结点
    public void add(AVLNode node){
        if (node == null){
            return;
        }
        if (node.value < this.value){
            if (this.left == null){
                this.left = node;
            }else {
                //递归的往左子树下面找,直到找到合适的位置
                this.left.add(node);
            }
        }else {
            if (this.right == null){
                this.right = node;
            }else {
                this.right.add(node);
            }
        }

        /*
        * 旋转的时候,总共四种情况
        * 1.当左子树高度大于右子树高度的时候 --> 总体需要右旋
        *   1.1 当左子树的左子树高度大于左子树的右子树高度 --> 此时可以正常的进行右旋转
        *   1.2 当左子树的左子树高度小于左子树的右子树高度 --> 此时需要先对左子树的进行左旋转,
        *                                                  再对当前结点进行右旋转,才能符合AVL树
        *
        * 2.当右子树高度大于左子树高度的时候 --> 总体需要左旋
        *   1.1 当右子树的右子树高度大于右子树的左子树高度的时候 --> 此时可以正常的进行左旋转
        *   1.2 当右子树的右子树高度小于右子树的左子树高度的时候 --> 此时需要先对右子树进行右旋转,
        *                                                        再对当前结点进行左旋转,才能符合AVL树
        * */
        //如果右子树的高度 - 左子树的高度 > 1,就进行左旋转,因为高度差不能超过1
        if ((rightHeight() - leftHeight()) > 1){
            //注意,进行左旋转的时候,需要满足当前结点的右子树的左结点高度小于右子树的右结点高度,否则直接左旋转会出错
            if (this.right.leftHeight() > this.right.rightHeight()){  //进入这里面后,进行两次旋转,这就叫双旋转
                //那么就先对当前结点的右结点进行右旋转
                this.right.rightRotate();
            }
            leftRotate();
            return;   //当前结点已经进行左旋转之后,就直接结束此函数不必再进行右旋转的判断了
        }

        //进行右旋转
        if ((leftHeight() - rightHeight()) > 1){
            //1.注意,进行右选择的时候,需要满足当前结点的左子树的右子树的高度小于其左子树的高度,
            //否则直接进行右旋转会产生错误
            //因此,如果当前结点的左子树的右子树高度大于左子树的左子树高度,就要将当前结点的左子树进行左旋转
            //此时已经满足进行右旋转的条件,可以开始选择
            if (this.left.rightHeight() > this.left.leftHeight()){
                this.left.leftRotate();
            }
            rightRotate();
        }

    }

    //中序遍历
    public void minOrder(){
        if (this.left != null){
            this.left.minOrder();
        }
        System.out.print(this.value+" ");
        if (this.right != null){
            this.right.minOrder();
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "AVLNode{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }
}